JP2013140984A - Ｃｍｐスラリー組成物及びそれを用いた研磨方法 - Google Patents

Ｃｍｐスラリー組成物及びそれを用いた研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2013140984A
JP2013140984A JP2012287883A JP2012287883A JP2013140984A JP 2013140984 A JP2013140984 A JP 2013140984A JP 2012287883 A JP2012287883 A JP 2012287883A JP 2012287883 A JP2012287883 A JP 2012287883A JP 2013140984 A JP2013140984 A JP 2013140984A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slurry composition
cmp slurry
composition according
particles
polishing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012287883A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6110137B2 (ja
Inventor
Hyon Xiu Lu
▲ヒョン▼秀 盧
dong zhen Kim
東珍 金
Yong Soon Park
容淳 朴
Rong Guo Kim
容國 金
Young Cheol Zheng
榮哲 鄭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cheil Industries Inc
Original Assignee
Cheil Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cheil Industries Inc filed Critical Cheil Industries Inc
Publication of JP2013140984A publication Critical patent/JP2013140984A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6110137B2 publication Critical patent/JP6110137B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

【課題】窒化膜上層に存在する酸化膜に対する研磨速度を２０００Å／分以上に維持しながら、窒化膜層研磨速度とトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度との比を５０以上に維持すると同時に、全被研磨層上で７０ｎｍ以上の表面欠陥を低減したＣＭＰスラリー組成物を提供する。
【解決手段】本発明のＣＭＰスラリー組成物は、金属酸化物粒子；ジイソシアネート化合物；及び超純水を含む。前記ＣＭＰスラリー組成物は、凸部と凹部からなるウエハ表面の研磨速度を選択的に調節でき、１次と２次研磨は素早く行われ、２次研磨の窒化膜ストッピングを大きくすることができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）スラリー組成物及びそれを用いた研磨方法に関するものである。より詳しくは、本発明は、金属酸化物粒子、ジイソシアネート化合物、及び超純水を含むＣＭＰスラリー組成物及びそれを用いた研磨方法に関する。
近年、超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）における微細加工技術が開発されており、２０ナノのデザインルール（ｒｕｌｅ）が実現されている。ＣＭＰ技術は、半導体装置の製造工程において、ＰＲ（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）が塗布されて露光が行われる層を平坦化し露光によるパターンの精密度を向上することにより、最終的には収率を安定化させることができる重要な技術として脚光を浴びている。特に、素子分離のＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程は、最も精密なデザインが採られる半導体加工の最初の段階のため、ＳＴＩ工程後のパターン化は素子形成の核心と言える。
そのうち、セリア粒子を含むＣＭＰスラリーは、ＧＡＴＥ生成位置にＳＴＩパターンマスクとして約３００〜５００Åの厚さに積層される窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）と、トレンチ分離（Ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）領域及び窒化シリコンの上に積層（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）との間の研磨速度の選択性を調節する主要素材として脚光を浴びている。
ＳＴＩ工程において、素子生成位置に窒化膜マスクが塗布され、素子分離のためにトレンチ（Ｔｒｅｎｃｈ）に充填される酸化物は、完全な充填のために窒化膜の上に約７，０００Åまで過積層（Ｏｖｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）されもする。
このとき、窒化膜の上に積層された酸化膜と約２，０００〜２，５００Åのトレンチに積層される酸化膜間には、２，０００〜３，０００Åの段差が生じる。よって、ＳＴＩ ＣＭＰは、窒化膜上の過積層酸化膜（凸部）と、トレンチ上の酸化膜（凹部）間の段差をなくす１次研磨、窒化膜上の酸化物をなくす２次研磨、及び窒化膜上の残留酸化膜を完全になくすために過研磨（ｏｖｅｒｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）する３次研磨の三段階からなっている。
１次研磨は、生産性を考慮して素早く酸化膜段差をなくす。２次研磨は、窒化膜が研磨されずにトレンチの酸化膜が窒化膜層以下の高さに研磨されることを防止するために、窒化膜層上に約５００〜１０００Å程度までのみ研磨して平坦な表面を作る。３次研磨は、窒化膜上の酸化膜が完全になくなるように窒化膜が約１００Å以下に研磨されるように過研磨するが、このとき、トレンチの酸化膜損失（ディッシング，ｄｉｓｈｉｎｇ）が低減されなければならない。
セリア研磨剤は、酸化膜との強い反応性により約１％以下の少ない濃度でも、約１０％以上の濃度が必要なシリカ研磨剤より約２倍以上の研磨速度を発揮することができる。近年では、粒子の直径が約１００ｎｍに小さくなる等、ＣＭＰの欠陥を減少させる方向に開発されている。
特開２００９−２５６１８４号公報
しかし、窒化膜上層に存在する酸化膜に対する研磨速度を約２０００Å／分以上に維持しながら、窒化膜層研磨速度とトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度との比を約５０以上に維持すると同時に、全被研磨層上で７０ｎｍ以上の表面欠陥（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｅｆｅｃｔ）を低減したＣＭＰスラリー組成物は未だ開発されていなく、これに対する要求が切実な実情にある。
本発明は、窒化膜上層に存在する酸化膜に対する研磨速度を２０００Å／分以上に維持しながら、窒化膜層研磨速度とトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度との比を５０以上に維持すると同時に、全被研磨層上で７０ｎｍ以上の表面欠陥を低減したＣＭＰスラリー組成物を提供する。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ＣＭＰスラリー組成物に関する。前記ＣＭＰスラリー組成物は、金属酸化物粒子、ジイソシアネート化合物、及び超純水を含む。
前記金属酸化物粒子は、か焼（焼成）（ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ）又は火炎酸化（ｆｌａｍｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、或いは水熱合成（熱合成）（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）で製造したものになり得る。
前記金属酸化物粒子は、セリア（ＣｅＯ２）粒子、シリカ（ＳｉＯ２）粒子、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子、チタニア（ＴｉＯ２）粒子、及びジルコニア（ＺｒＯ２）粒子からなる群から選ばれる少なくともいずれかになり得る。
前記金属酸化物粒子は、平均粒径が７０〜１５０ｎｍで、比表面積が１０〜５０ｍ２／ｇの粒子になり得る。
前記金属酸化物粒子は、陽の（正の）ゼータ電位を有し得る。
前記金属酸化物粒子は、セリア粒子になり得る。
前記ジイソシアネート化合物は、疎水性のジイソシアネート反復体（ｒｅｐｅａｔｉｎｇ ｍｏｉｅｔｙ）の末端に親水性基を含有した構造を有し得る。
具体例において、前記ジイソシアネート化合物は、下記式（１）で表すことができる。
・・・（化学式１）
前記で、Ｒ１は、炭素数３〜２０の置換または非置換されたシクロアルキレン又は炭素数６〜２０の置換または非置換されたアリーレンで、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、それぞれ独立して炭素数２〜４の線型または分枝型アルキレンで、ｘは１〜５、ｙは１〜２０、ｖ及びｗはそれぞれ独立して０〜１、ｕ及びｚはそれぞれ独立して０〜１５００である。
前記ジイソシアネート化合物は、重量平均分子量が１００〜１００，０００ｇ／ｍｏｌになり得る。
前記ＣＭＰスラリー組成物は、両性化合物をさらに含み得る。具体例において、前記両性化合物は、アラニン（ａｌａｎｉｎｅ）、フェニルアラニン（ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ）、プロリン（ｐｒｏｌｉｎｅ）、グリシン（ｇｌｙｃｉｎｅ）、ヒスチジン（ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ）、リシン（ｌｙｓｉｎｅ）、アルギニン（ａｒｇｉｎｉｎｅ）、トレオニン（ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ）、アスパラギン酸（ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ）、トリプトファン（ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ）、グルタミン（ｇｌｕｔａｍｉｎｅ）、ベタイン（ｂｅｔａｉｎｅ）、コカミドプロピルベタイン（ｃｏｃｏｍｉｄｏｐｒｏｐｙｌ ｂｅｔａｉｎｅ）、ラウリルプロピルベタイン（ｌａｕｒｙｌｐｒｏｐｙｌｂｅｔａｉｎｅ）からなる群から選ばれるアミノ酸を一つ以上含み得る。
前記両性化合物は、ＣＭＰスラリー組成物の総質量に対して、０．００１〜１質量％で含み得る。
具体例において、前記ＣＭＰスラリー組成物は、ＣＭＰスラリー組成物の総質量に対して、金属酸化物粒子０．０１〜１質量％、ジイソシアネート化合物０．００１〜２質量％、及び残量の超純水を含み得る。
具体例において、前記ＣＭＰスラリー組成物は、窒化膜上層に存在する酸化膜に対する研磨速度が２０００Å／分以上で、下記数式１による選択比が５０以上であることを特徴とする。
[数１]
選択比＝β／α・・・（数式１）
前記で、αは窒化膜層研磨速度、βはトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度である。
本発明の他の観点は、前記ＣＭＰスラリー組成物を使用した研磨方法に関するものである。具体例において、前記方法はＣＭＰスラリー組成物を使用して半導体ウエハを研磨することを含む。
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明のＣＭＰスラリー組成物は、金属酸化物粒子、ジイソシアネート化合物、及び超純水を含む。
（金属酸化物粒子）
本発明のＣＭＰスラリー組成物は、金属酸化物粒子を含む。
前記金属酸化物粒子としては、か焼（焼成）（ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ）又は火炎酸化（ｆｌａｍｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、或いは水熱合成（熱合成）（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）で製造したものを使用することが好ましい。
前記金属酸化物粒子としては、セリア（ＣｅＯ２）粒子、シリカ（ＳｉＯ２）粒子、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子、チタニア（ＴｉＯ２）粒子、及びジルコニア（ＺｒＯ２）粒子からなる群から選ばれる少なくともいずれかを使用することが好ましい。
前記金属酸化物粒子は、酸化膜に対する研磨速度を確保し、窒化膜に対する研磨速度を抑制するために平均粒径が７０〜１５０ｎｍで、比表面積が１０〜５０ｍ２／ｇであるものを使用することが好ましい。ここで、平均粒径は、金属酸化物粒子を球体とみなしたときの直径を算術平均した値であり、例えば、粒度分析計により測定可能である。
前記金属酸化物粒子は、陽の（正の）ゼータ電位或いは陰の（負の）ゼータ電位を有し得、酸化膜に対する研磨速度の面で陽のゼータ電位を有することが好ましい。
前記金属酸化物粒子は、セリア粒子でも良い。
前記金属酸化物粒子として、水熱合成で製造した、陽の（正の）ゼータ電位を有するセリア粒子を使用する場合は、分散剤を使用しなくてもよいため、分散剤によるゼータ電位値が変化することなくセリア本来の陽のゼータ電位を維持するようになり酸化膜の研磨に大きな効果をもたらし得る。
前記金属酸化物粒子は、ＣＭＰスラリー組成物の総質量に対して、０．０１〜１質量％で使用することが好ましく、０．１〜０．７質量％で使用することがより好ましい。
（ジイソシアネート化合物）
本発明のＣＭＰスラリー組成物は、窒化膜上層の過積層酸化膜に対する研磨速度を調節して研磨プロファイルを改善し、窒化膜に対する研磨を抑制し、トレンチ上層の酸化膜上のディッシングを低減し、全被研磨層上で７０ｎｍ以上の表面欠陥を低減するためにジイソシアネート化合物を含む。
前記ジイソシアネート化合物は、疎水性のジイソシアネート反復体の末端に親水性基を含有した構造を有し得る。例えば、前記ジイソシアネート化合物は、末端にヒドロキシ基を含有し得る。前記ジイソシアネート化合物は水溶性であり得る。好ましくは、前記ジイソシアネート化合物は環形ジイソシアネートである。
具体例において、前記ジイソシアネート化合物は、下記式１で表すことができる。
・・・（化学式１）
前記で、Ｒ１は、炭素数３〜２０の置換または非置換されたシクロアルキレン又は炭素数６〜２０の置換または非置換されたアリーレンで、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、それぞれ独立して炭素数２〜４の線型または分枝型アルキレンで、ｘは１〜５、ｙは１〜２０、ｖ及びｗはそれぞれ独立して０〜１、ｕ及びｚはそれぞれ独立して０〜１５００である。
前記ジイソシアネート化合物は、重量平均分子量が１００〜１００，０００ｇ／ｍｏｌであることが好ましく、粘度は０．０００９５Ｐａ・ｓであることが好ましい。
前記ジイソシアネート化合物は、窒化膜上層の過積層された酸化膜に対する研磨速度を調節して研磨プロファイルを改善し、窒化膜に対する研磨を抑制し、トレンチ上層の酸化膜上のディッシングを低減し、全被研磨層上で７０ｎｍ以上の表面欠陥を低減するために、ＣＭＰスラリー組成物の総質量に対して、０．００１〜２質量％で使用することが好ましく、０．００５〜１．５質量％で使用することがより好ましく、０．０１〜１質量％で使用することが最も好ましい。
（両性化合物）
本発明のＣＭＰスラリー組成物は、窒化膜に対する研磨をより多く防ぐ（ｓｔｏｐｐｉｎｇ）ために、両性化合物をさらに含み得る。
前記両性化合物の例としては、アラニン（ａｌａｎｉｎｅ）、フェニルアラニン（ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ）、プロリン（ｐｒｏｌｉｎｅ）、グリシン（ｇｌｙｃｉｎｅ）、ヒスチジン（ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ）、リシン（ｌｙｓｉｎｅ）、アルギニン（ａｒｇｉｎｉｎｅ）、トレオニン（ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ）、アスパラギン酸（ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ）、トリプトファン（ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ）、グルタミン（ｇｌｕｔａｍｉｎｅ）、ベタイン（ｂｅｔａｉｎｅ）、コカミドプロピルベタイン（ｃｏｃｏｍｉｄｏｐｒｏｐｙｌ ｂｅｔａｉｎｅ）、ラウリルプロピルベタイン（ｌａｕｒｙｌｐｒｏｐｙｌｂｅｔａｉｎｅ）等のアミノ酸が使用できる。これらは単独または２種以上混合して使用できる。
前記両性化合物は、窒化膜上層の過積層された酸化膜に対する研磨速度を確保し、窒化膜に対する研磨速度をより多く抑制し、全被研磨層上で７０ｎｍ以上の表面欠陥を低減するために、ＣＭＰスラリー組成物の総質量に対して、０．００１〜１質量％で使用することが好ましく、０．００５〜０．７質量％で使用することがより好ましく、０．０１〜０．４質量％で使用することが最も好ましい。
ＣＭＰスラリー組成物は、上記割合の金属酸化物粒子及びジイソシアネート化合物と、残量の超純水とで構成されうる。ここで、「残量」とは、ＣＭＰスラリー組成物の構成要素のうち、金属酸化物粒子及びジイソシアネート化合物以外の構成要素は全て超純水であることを意味する。なお、ＣＭＰスラリー組成物は、上記割合の両性化合物を更に含みうる。この場合の「残量」とは、ＣＭＰスラリー組成物の構成要素のうち、金属酸化物粒子、ジイソシアネート化合物、及び両性化合物以外の構成要素は全て超純水であることを意味する。
具体例において、前記ＣＭＰスラリー組成物は、窒化膜上層に存在する酸化膜に対する研磨速度が２０００Å／分以上、例えば、２１００〜５５００Å／分であり得る。また、前記ＣＭＰスラリー組成物は、下記数式１による選択比が５０以上、例えば５０〜９０であることを特徴とする。
[数２]
選択比＝β／α・・・（数式１）
前記で、αは窒化膜層研磨速度、βはトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度である。
本発明の研磨方法は、前記のＣＭＰスラリー組成物を使用して半導体ウエハを研磨する段階を含むものである。該当工程は、ＩＬＤ（Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）工程またはＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程であり得る。このとき、本発明のＣＭＰスラリー組成物は、パターン化された酸化膜に対する研磨効率に優れるため、研磨対象である半導体ウエハはパターン化された酸化膜を含むことが好ましい。
以下、本発明の好ましい実施例を通じて、本発明の構成及び作用をより詳しく説明する。但し、これは本発明の好ましい例示として提示したものであり、如何なる意味でもこれによって本発明が制限されると解釈することはできない。
ここに記載していない内容は、本技術分野における熟練者であれば十分に技術的に類推できるもののため、その説明は省略する。
下記実施例及び比較例で使用された各成分の仕様は次の通りである。
（Ａ）金属酸化物粒子
（ａ１）平均粒径が１１０ｎｍで、比表面積が３０ｍ２／ｇのゼータ電位が＋４０ｍＶのセリア粒子
（Ｂ）ジイソシアネート化合物または高分子
（ｂ１）下記式１−１で表されるジイソシアネート化合物を使用した。
・・・（化学式１−１）
（ｂ２）下記式１−２で表されるジイソシアネート化合物を使用した。
・・・（化学式１−２）
（ｂ３）下記式２でＣｘ＝エチレン、ｙ＝１、ｍ＝０であり、重量平均分子量は１０，０００ｇ／ｍｏｌである陽イオン性界面活性剤を使用した（ＥＯはエチレンオキシドを、ＰＯはプロピレンオキシドを意味する。）。
・・・（化学式２）
（ｂ４）重量平均分子量が５０，０００ｇ／ｍｏｌのポリエチレンオキシドを使用した。
（Ｃ）両性化合物
（ｃ１）アスパラギン酸
（ｃ２）グリシン
（ｃ３）ヒスチジン
（実施例１〜６、及び比較例１〜５）
前記各成分を下記表１の含量になるように超純水を混合して試料を準備した。ｐＨを４．５に合わせてＣＭＰスラリー組成物を製作した。下記研磨条件に従って、パターン密度が５０％で、ピッチサイズが１００μｍのパターンウエハに対して研磨性能を評価して表２に結果を記述した。研磨によって除去されたウエハの厚み変化を測定して研磨速度を算出し、オプティプローブ（ＴｈｅｒｍａｌＷａｖｅ社，Ｏｐｔｉｐｒｏｂｅ２６００）装備を使用して測定した。
（研磨条件）
―研磨速度測定ウエハ：２００ｍｍ ＭＩＴ（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）パターンウエハ
―表面欠陥測定ウエハ：２００ｍｍ ＴＥＯＳ―ｂｌａｎｋｅｔ
―研磨設備：ＡＭＡＴ Ｍｉｒｒａ（ＡＭＡＴ社）
―研磨パッド：ＩＣ１０１０ ｋ−ｇｒｏｏｖｅ（Ｒｏｄｅｌ社）
―研磨時間：Ｐ１ ６０秒、Ｐ２ ３０秒、Ｐ３ ４０秒
―圧力：２０．７ｋＰａ
―プラテンｒｐｍ：１０３ｒｐｍ
―ヘッドｒｐｍ：９７ｒｐｍ
―流量：２００ｍｌ／ｍｉｎ
―ポストクリーニング：１回目，ＤＨＦ下両面洗浄，６０秒
２回目，ＤＨＦ下両面洗浄，３０秒
最後，スピンドライ
＊研磨速度単位：Å／分
＊表面欠陥：ウエハをポストクリーニングした後、表面欠陥測定器（日立社ＬＳ６８００）で７０ｎｍ以上の欠陥測定
＊凸部Ｏｘ ＲＲとは窒化膜上層に存在する酸化膜に対する研磨速度を意味し、凸部ＳｉＮ ＲＲとは窒化膜層に対する研磨速度を意味し、凹部Ｏｘ ＲＲとはトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度を意味する。
選択比は下記数式１によって求めた。
[数３]
選択比＝β／α・・・（数式１）
前記で、αは窒化膜層研磨速度、βはトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度である。
前記表２に示したように、実施例１〜６は比較例１〜５より選択比が高く、表面欠陥が著しく減少したことが分かる。
以上の結果から分かるように、本発明のＣＭＰスラリー組成物は、窒化膜上層に存在する窒化膜上層に過積層された酸化膜に対する研磨速度を２０００Å／分以上に維持すると共に、窒化膜層に対するトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度の比を５０以上に維持すると同時に、全被研磨層上で７０ｎｍ以上の表面欠陥を低減したＣＭＰスラリー組成物を提供する。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、相違する多様な形態に製造でき、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施できるということを理解できると考える。そのため、以上で記述した実施例は、全ての面において例示的なものであり、限定的なものではないことを理解しなければならない。

Claims (15)

  1. 金属酸化物粒子；
    ジイソシアネート化合物；及び
    超純水；
    を含むＣＭＰスラリー組成物。
  2. 前記金属酸化物粒子は、か焼（ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ）、火炎酸化（ｆｌａｍｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、又は水熱合成（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）で製造したことを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  3. 前記金属酸化物粒子は、セリア（ＣｅＯ２）粒子、シリカ（ＳｉＯ２）粒子、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子、チタニア（ＴｉＯ２）粒子、及びジルコニア（ＺｒＯ２）粒子からなる群から選ばれる少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  4. 前記金属酸化物粒子は、平均粒径が７０〜１５０ｎｍで、比表面積が１０〜５０ｍ２／ｇの粒子であることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  5. 前記金属酸化物粒子は、陽のゼータ電位を有することを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  6. 前記金属酸化物粒子は、セリア粒子であることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  7. 前記ジイソシアネート化合物は、疎水性のジイソシアネート反復体（ｒｅｐｅａｔｉｎｇ ｍｏｉｅｔｙ）の末端に親水性基を含有した構造であることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  8. 前記ジイソシアネート化合物は、下記化学式（１）で表されることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
    ・・・（化学式１）
    前記化学式１で、Ｒ１は、炭素数３〜２０の置換または非置換されたシクロアルキレン又は炭素数６〜２０の置換または非置換されたアリーレンで、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、それぞれ独立して炭素数２〜４の線型または分枝型アルキレンで、ｘは１〜５、ｙは１〜２０、ｖ及びｗはそれぞれ独立して０〜１、ｕ及びｚはそれぞれ独立して０〜１５００である。
  9. 前記ジイソシアネート化合物は、重量平均分子量が１００〜１００，０００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  10. 前記ＣＭＰスラリー組成物は、両性化合物をさらに含む請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  11. 前記両性化合物は、アラニン（ａｌａｎｉｎｅ）、フェニルアラニン（ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ）、プロリン（ｐｒｏｌｉｎｅ）、グリシン（ｇｌｙｃｉｎｅ）、ヒスチジン（ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ）、リシン（ｌｙｓｉｎｅ）、アルギニン（ａｒｇｉｎｉｎｅ）、トレオニン（ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ）、アスパラギン酸（ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ）、トリプトファン（ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ）、グルタミン（ｇｌｕｔａｍｉｎｅ）、ベタイン（ｂｅｔａｉｎｅ）、コカミドプロピルベタイン（ｃｏｃｏｍｉｄｏｐｒｏｐｙｌ ｂｅｔａｉｎｅ）、ラウリルプロピルベタイン（ｌａｕｒｙｌｐｒｏｐｙｌｂｅｔａｉｎｅ）からなる群から選ばれるアミノ酸を一つ以上含むことを特徴とする請求項１０に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  12. 前記両性化合物は、前記ＣＭＰスラリー組成物の総質量に対して、０．００１〜１質量％で含むことを特徴とする請求項１０に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  13. 前記ＣＭＰスラリー組成物は、前記ＣＭＰスラリー組成物の総質量に対して、金属酸化物粒子０．０１〜１質量％、ジイソシアネート化合物０．００１〜２質量％；及び残量の超純水を含む請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
  14. 前記ＣＭＰスラリー組成物は、窒化膜上層に存在する酸化膜に対する研磨速度が２０００Å／分以上で、下記数式１による選択比が５０以上であることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰスラリー組成物。
    [数１]
    選択比＝β／α・・・（数式１）
    前記数式１で、αは窒化膜層研磨速度、βはトレンチ上層の酸化膜に対する研磨速度である。
  15. 請求項１〜１４のいずれかに記載のＣＭＰスラリー組成物を使用して半導体ウエハを研磨することを含む研磨方法。




JP2012287883A 2011-12-30 2012-12-28 Ｃｍｐスラリー組成物及びそれを用いた研磨方法 Active JP6110137B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110147630A KR101480179B1 (ko) 2011-12-30 2011-12-30 Ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR10-2011-0147630 2011-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013140984A true JP2013140984A (ja) 2013-07-18
JP6110137B2 JP6110137B2 (ja) 2017-04-05

Family

ID=48675465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012287883A Active JP6110137B2 (ja) 2011-12-30 2012-12-28 Ｃｍｐスラリー組成物及びそれを用いた研磨方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8828266B2 (ja)
JP (1) JP6110137B2 (ja)
KR (1) KR101480179B1 (ja)
CN (1) CN103184011B (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015516476A (ja) * 2012-03-14 2015-06-11 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 酸化物および窒化物に選択的な高除去速度および低欠陥のｃｍｐ組成物
JP2016539207A (ja) * 2013-10-10 2016-12-15 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 基材の選択的な研磨用の湿式法セリア組成物および関連する方法
JP2017014354A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 日立化成株式会社 研磨液
JP2017076694A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 日立化成株式会社 Ｃｍｐ用研磨液及び研磨方法
WO2020009054A1 (ja) * 2018-07-04 2020-01-09 住友精化株式会社 研磨用組成物

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140024634A (ko) * 2012-08-20 2014-03-03 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
JP5830196B1 (ja) * 2014-02-24 2015-12-09 積水化学工業株式会社 導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法
KR102509260B1 (ko) 2015-11-20 2023-03-14 삼성디스플레이 주식회사 실리콘 연마 슬러리, 다결정 실리콘의 연마방법 및 박막 트랜지스터 기판의 제조방법
CN110358454A (zh) * 2019-07-20 2019-10-22 大连理工大学 一种通用化学机械抛光液

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07223160A (ja) * 1994-02-14 1995-08-22 Sony Corp 研磨装置およびこれを用いた研磨方法
JP2001240850A (ja) * 2000-02-29 2001-09-04 Sanyo Chem Ind Ltd 研磨用砥粒分散剤および研磨用スラリー
JP2003529662A (ja) * 2000-03-31 2003-10-07 バイエル アクチェンゲゼルシャフト 研磨剤ならびに平面層の製造法
JP2006019747A (ja) * 2004-07-01 2006-01-19 Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc ケミカルメカニカルポリッシング組成物及びそれに関連する方法
JP2012129406A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Kuraray Co Ltd 化学的機械的研磨法およびそれに用いられるスラリー

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0617007A (ja) * 1992-07-03 1994-01-25 Dainippon Ink & Chem Inc 水性艶出し組成物
JPH10273648A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Fuji Photo Film Co Ltd 研磨液
JP2000160139A (ja) * 1998-12-01 2000-06-13 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP3657846B2 (ja) * 1999-10-06 2005-06-08 関西ペイント株式会社 艶出し剤
WO2003014251A1 (en) * 2001-08-09 2003-02-20 Hitachi Maxell, Ltd. Non-magnetic particles having a plate shape and method for production thereof, abrasive material, polishing article and abrasive fluid comprising such particles
KR100497608B1 (ko) * 2002-08-05 2005-07-01 삼성전자주식회사 슬러리 조성물 및 이의 제조 방법과 이를 사용한 연마 방법
JP4641155B2 (ja) * 2004-06-03 2011-03-02 株式会社日本触媒 化学機械研磨用の研磨剤
KR20090113999A (ko) * 2008-04-29 2009-11-03 테크노세미켐 주식회사 구리 다마신 공정용 화학 기계적 연마 슬러리 조성물
CN101892014A (zh) * 2010-08-24 2010-11-24 青岛沙木国际贸易有限公司 一种用于喷砂处理的弹性磨料
US9464160B2 (en) * 2010-08-27 2016-10-11 The Chemours Company Fc, Llc Fluorinated ethoxylated polyurethanes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07223160A (ja) * 1994-02-14 1995-08-22 Sony Corp 研磨装置およびこれを用いた研磨方法
JP2001240850A (ja) * 2000-02-29 2001-09-04 Sanyo Chem Ind Ltd 研磨用砥粒分散剤および研磨用スラリー
JP2003529662A (ja) * 2000-03-31 2003-10-07 バイエル アクチェンゲゼルシャフト 研磨剤ならびに平面層の製造法
JP2006019747A (ja) * 2004-07-01 2006-01-19 Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc ケミカルメカニカルポリッシング組成物及びそれに関連する方法
JP2012129406A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Kuraray Co Ltd 化学的機械的研磨法およびそれに用いられるスラリー

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015516476A (ja) * 2012-03-14 2015-06-11 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 酸化物および窒化物に選択的な高除去速度および低欠陥のｃｍｐ組成物
JP2016539207A (ja) * 2013-10-10 2016-12-15 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 基材の選択的な研磨用の湿式法セリア組成物および関連する方法
JP2017014354A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 日立化成株式会社 研磨液
JP2017076694A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 日立化成株式会社 Ｃｍｐ用研磨液及び研磨方法
WO2020009054A1 (ja) * 2018-07-04 2020-01-09 住友精化株式会社 研磨用組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130078605A (ko) 2013-07-10
CN103184011A (zh) 2013-07-03
US20130171823A1 (en) 2013-07-04
US8828266B2 (en) 2014-09-09
JP6110137B2 (ja) 2017-04-05
KR101480179B1 (ko) 2015-01-09
CN103184011B (zh) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6110137B2 (ja) Ｃｍｐスラリー組成物及びそれを用いた研磨方法
TW512169B (en) Aqueous chemical mechanical polishing composition, slurry and method for chemical-mechnical polishing of a substrate
US11352523B2 (en) Polishing liquid, polishing liquid set and polishing method
JP3457144B2 (ja) 研磨用組成物
TWI384059B (zh) A method for manufacturing an abrasive, a polishing method, and a semiconductor integrated circuit device for a semiconductor integrated circuit device
JP5518869B2 (ja) 化学的機械研磨用組成物、その製造方法、及びその使用方法
TW200844218A (en) Polishing composition and polishing process
JP2001139935A (ja) 研磨用組成物
US20130078784A1 (en) Cmp slurry and method for manufacturing semiconductor device
JP4863524B2 (ja) 多結晶シリコン膜を研磨するための化学機械研磨用スラリー組成物およびその製造方法
KR101411019B1 (ko) Ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
JPWO2019182061A1 (ja) 研磨液、研磨液セット及び研磨方法
JPWO2020022290A1 (ja) スラリ及び研磨方法
JP2019157121A (ja) 研磨用組成物
JP2006352096A (ja) 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法、ならびに化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット
US20090120012A1 (en) Method for preparing additive for chemical mechanical polishing slurry composition
TW201943828A (zh) 化學機械研磨用組成物及研磨方法
JP2014130957A (ja) 半導体基板用研磨液組成物
JP2005048125A (ja) Ｃｍｐ研磨剤、研磨方法及び半導体装置の製造方法
TWI625372B (zh) 低介電基板之研磨方法
JP2009224771A (ja) 化学機械研磨用水系分散体およびその製造方法、ならびに化学機械研磨方法
KR101513606B1 (ko) 슬러리 조성물
KR101566068B1 (ko) Cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
WO2016021325A1 (ja) Ｃｍｐ用研磨液及びこれを用いた研磨方法
JP2013138153A (ja) シリコンウエハ用研磨液組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160921

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160927

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161227

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20161227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170214

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170309

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6110137

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250